1. 생물 반응기 배양에 대한 회전 속도의 영향
현재 생물학 분야에서는 생물 반응기를 사용하여 대량으로 생산되는 제품이 점점 더 많아지고 있습니다. 다른 세포는 생물 반응기에서 배양하기 위해 다른 회전 속도가 필요합니다. 일반적으로 사용되는 작동 매개변수인 교반 속도는 액상의 혼합과 물질 에너지의 전달 속도에 영향을 미칠 뿐만 아니라 유체 전단 및 마이크로캐리어 충돌을 일으킬 수도 있습니다.
Lu Minghua 등은 BC-7L 생물 반응기를 사용하여 현탁된 BHK-21 세포를 배양하고 40r/min 미만에서 더 많은 세포가 반응기 바닥에 침전되는 것으로 관찰되었다고 결론지었습니다. 회전 속도를 70r/min으로 높이면 반응기 바닥에 침전된 세포가 없지만 더 많은 세포가 응집되는 것으로 관찰되었습니다. 따라서 회전 속도를 100r/min으로 더 높이면 세포 응집 문제가 해결되고 세포가 잘 자랍니다. 100r/min이 최적의 교반 속도입니다.
속도는 세포 유형, 배양 방법 등에 따라 다릅니다. 반응기의 작동 속도는 필요에 따라 제어됩니다. 속도가 다르면 세포 배양 결과에 다른 결과가 나타납니다.
2. 생물 반응기 배양에 대한 온도의 영향
세포 배양 온도는 일반적으로 35-37℃이고, 최적 온도는 37℃이며, ±0.25℃ 이내로 제어됩니다. 포유류 세포의 배양 과정에서 배양 온도를 낮추면 세포 성장과 대사가 느려지지만 세포 생존력은 더 잘 유지할 수 있습니다.
Yi Xiaoping 등은 재조합 BHK 세포의 성장에 대한 온도의 영향을 연구했습니다. 결과에 따르면 37℃에 비해 온도를 높이거나 낮추면 세포 성장 속도와 밀도가 감소하고 온도를 낮추면 세포 성장의 히스테리시스 기간이 길어집니다. 그러나 배양된 세포의 저온 내성은 고온 내성보다 강합니다. 반응기 매개변수를 조정하는 동안 온도가 너무 높아지는 것을 방지해야 합니다. 특히 동물 세포 배양 시스템은 종종 저속 교반, 혼합 불량 및 낮은 전달 효율을 사용하기 때문입니다. 특히, 탱크 외벽에서 배양 시스템 내부까지 항상 온도 구배가 있으므로 온도 모니터링 및 제어에 대한 요구 사항이 엄격합니다.
3. 바이오리액터 배양에 대한 pH 값의 영향
동물 세포 배양에 pH 값의 제어는 매우 중요합니다. pH는 동물 세포의 접착, 성장, 생존 및 기타 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 동물 세포의 pH 범위는 일반적으로 6.8~7.4입니다. 6.8 미만 또는 7.4 초과의 pH 값은 세포에 부정적인 영향을 미칩니다.
Yuan Jianqin 등은 닭 배아 섬유아세포의 성장을 관찰하기 위해 6가지 다른 pH 값(6.4, 6.8, 7.2, 7.4, 7.6, 7.8)을 설정했습니다. 그 결과 닭 배아 섬유아세포는 7.4~7.6 범위에서 더 잘 자라고 안정적으로 성장했습니다.
Lu Minghua 등 BC-7L 생물 반응기를 사용하여 현탁된 BHK-21 세포를 배양하고 특정 작은 범위 내에서 pH가 변하면 세포 성장에 큰 영향을 미치지 않지만 변화가 크면 세포가 느리게 성장하고 상태가 좋지 않음을 확인했습니다. 실험 결과에 따르면 pH가 7.4일 때 세포 성장이 가장 좋습니다.
4. 생물 반응기 배양에 대한 DO의 영향
생물 반응기의 용존 산소는 산소와 공기의 혼합물을 버블 분배기를 통해 배양 배지로 통과시켜 얻습니다. 버블 분배기의 구조적 형태는 생물 반응기의 용존 산소 상태를 크게 결정합니다.
용존 산소 제어 하위 시스템은 표면 환기와 심층 환기의 두 가지 주요 시스템으로 나뉩니다. 심층 환기 시스템은 마이크로버블 생성기를 사용하여 용존 산소를 제공합니다. 버블은 작고 균일하며 용존 산소 전달 효과가 좋습니다. 또한 교반 블레이드로 설계를 최적화하여 물질 전달 및 열 전달 효과를 크게 높입니다. 표면 환기는 신선한 공기를 반응기와 표면층으로 빠르게 주입하여 표면 액체 산소 전달 계수를 높일 수 있습니다.
세포를 손상시키지 않고 특정 용존산소(DO) 농도를 유지하는 방법은 동물 세포의 대규모 배양에서 핵심 요소입니다. 세포는 저산소 조건에서 생존할 수 없습니다. 너무 낮은 용존산소는 세포 대사와 세포 성장에 영향을 미치고, 너무 높은 용존산소는 세포에 독성 효과를 미치고 세포 성장을 억제할 뿐만 아니라 생산 비용도 증가시킵니다.
세포의 산소 수요는 성장 단계에 따라 다릅니다. 대수적 성장 기간의 세포의 산소 소비 용량은 특히 강합니다. 일반적으로 대규모 배양 공정에서 용존산소 농도는 공기 포화도의 20%~60%로 제어됩니다. 가스 공급에서 공기, 산소 및 질소의 비율을 조정하거나 교반 속도를 높여 특정 용존산소 농도를 유지할 수 있습니다.